Дәріс 3. Жылу динамикасының бірінші заңы

Дәріс 3. Жылу динамикасының бірінші заңы

1. 
   Заттың сақталу және айналу заңы.
   
2. 
   Жылу динамикасының бірінші заңы.
   
3. 
   Жылу динамиканың аналитикалық кескіні.
   

Жылу динамикасының бірінші заңы М.В. Ломоносов ашқан энергияның сақталу және айналу заңының газға арналған бір түрі болып саналады. Бұл заң материяның, қозғалыстың және күштік жойылмайтының оның бір түрден екінші түрге айналатынын көрсетеді.

Жылу динамикасының бірінші заңы механикалық және жылу энергиясының өзара айналуының ара қатнасын көрсетеді:
Q=L (1)
мұндағы, Q - жұмысқа айналатын жылу мөлшері;

L – Q жылу мөлшерінен алынатын жұмыс.

СИ жүйесінде Q мен L бір өлшеммен Дж алынады.

Энергияның өлшем бірліктері мына қатнаста болады.

1 Дж 0,102 кгс·м 0,24 кал

1 Кал 4,18 Дж 0,43 кгс·м

1 Дж 2,39 10^-4 ккал 2,78 10^-7 кВт ·сағ 0,74 ft lbg

Қуат 1 Вт 0,102 кгс·м/с 0,24 кал/с 1,36 10^-3 а.к.

1 ат. күші 736 Вт 75 кгс·м/с 175,5 кал/с 542,5 ft lbg

Жылу динамикасының бірінші заңын қолдана отырып жылу қоңдырғысының ПӘК табуға болады.

ПӘК – жылудың жұмысқа айналуының жетілу дәрежесін көрсетеді.

Егер 1 кВт/ сағ кететін отын мөлшелері белгілі болса, онда ПӘК-ті

мұндағы, b - отынның меншікті мөлшері, кг/ кВт·сағ

Qт - жылудан алынған жылулық мөлшері, кДж/кг

Кезкелген денеге арналған жылу динамикасының бірінші заңының дифференциалдық түрде алынған аналитикалық кескіні.
dQ = dU + dL (2)
мұндағы, dQ – массасы М, кг жұмысшы денеге сырттан жіберілген жылу мөлшері;

dU - Жұмысшы дененің ішкі энергия өзгерісі;

dL – сыртқы қысымды жеңуге кетірген жұмысшы дененің атқаратын жұмысы (ұлғаю процесінің сыртқы жұмысы)

1 кг кезкелген газдың күйінің өзгерісіне арналған түрі мынадай:

Процестің толық өзгерісін сипаттайтын теңдеу:

1. 
   Жылу динамикалық бірінші заңы
   
2. 
   Жылу мен жұмыстың өлшем бірліктерінің қатнасы
   
3. 
   ПӘК формуласын жазыныз
   
4. 
   Жылу динамикасының бірінші заңының аналитикалық кескінің түсіндір
   
5. 
   Ішкі энергияның формуласын жазыныз
   

Идеал газдардың жылудинамикалық процестер

1. 
   Жылу динамикасының екінші заңы
   
2. 
   Идеал газ энтропиясы
   
3. 
   Карно циклы.
   
4. 
   Жылудинамикалық процестердің түрлері.
   
5. 
   Газ күйінің өзгерісініңполитропты процесі.
   

Жылудинамикалық процестерге изохоралық, изотермиялық, изобаралық, адиабаттық және политроптық процестер жатады. Жылу техникасында процестерге және олардың есептеуне үлкен көңіл бөлінген. Жылудинамикалық процестердің есептеліуне олардың басындағы және соңыедағы барлық параметрлерін табу, жылулық және жұмыс мөлшерін анықтау және осы процесті P-V жылудинамикалық диаграммада көрсету.Изохоралық процесс тұрақты көлемде жүреді.

Егер изохоралық процесс қыздыру арқылы жүретін болса, онда диаграммада ол 1-2 сызығымен кескінделеді. Ал егер суыту арқылы жүретін болса онда 2-1 сызығымен кескінделеді. Екі жағдайдағы газ үшін. Клапейрон-Менделеев теңдеуін жазып және оны бір-біріне бөліп.
(1)

теңдеуін аламыз.

Берілген жылу процесте жылу жүрмегендіктен ол тек ішкі энергияны жылыту үшін қолданылады. Егер ішкі энергия жоқ болса, онда жылу мөлшері

- тұрақты көлемдегі меншікті жылу сиымдылық және она кестеден алады.

Егер процесте m кг газ қатысатын болса онда жылу мөлшері:
(5)

Изобаралық процесс тұрақты қысымда жүреді (Р=const). Еркін түрде алынған екі изобаралық процесс үшін Клапейрон-Менделеев теңдеуін жазып

Изобаралық процесте жылу беру тек қана газдың ішкі энергиясын өсіру үшін немесе оны салқындату үшін, сығу үшін қолданылады.

P₁ V₁ =P₂ V₂; (10)

1. 
   Жылудинамикалық процестерге қандай процестер жатады?
   
2. 
   Изохоралық процесс дегеніміз не?
   
3. 
   Изобаралық процестің негізгі есептеу формулаларын жазыңыз
   
4. 
   изотермиялық процестің графигі қандай?
   
5. 
   Адиабаттық процесс деп қандай процесті айтады
   
6. 
   Политроп процесінің маңызы